¿Cómo funciona una prótesis mioeléctrica?

Según estudios realizados por el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), en el año 2010 en México 664 mil personas sufrieron la pérdida de un pie, una pierna o un brazo; de ésta cifra el 35% corresponde a la pérdida de una de las manos. Actualmente estas cifras van en aumento no sólo por pérdida de miembros sino por déficit de motricidad de los mismos. (Hurtado, 2018) (clínica de prótesis en Puebla)

En el año de 1960, en Rusia se conoció la primera prótesis mioeléctrica. Este tipo de prótesis funcionaba con la contracción de los músculos, después de captar los datos por medio de sensores, se amplificaban y enviaban a los actuadores de la prótesis. Las prótesis mioeléctricas son controladas por un medio externo, el cual sintetiza las señales y las envía a la tarjeta de control. Estas son hoy el miembro con más alto grado de rehabilitación, ya que no requieren de arneses o medios de suspensión. Estas prótesis están basadas en el concepto de que siempre y cuando un músculo se contraiga, se produce una señal eléctrica muy pequeña. Existen sensores que entran en contacto con la piel para poder así registrar la señal de contracción. Actualmente existen en el mercado varios tipos de diseños de manos que trabajan con señales mioeléctricas tal como la CyberHand, la cual cuenta con dedos totalmente articulados.(clínica de evaluación del pie en Puebla)

Las prótesis mioeléctricas son sistemas accionados por servomotores, que son controlados por señales electromiografícas superficiales (EMGS), las cuales son intramusculares; existen sensores que pueden ser mediante agujas o electrodos colocados en el muñón del paciente, para así capturar la señal superficialmente. Al estudio generado a la actividad eléctrica de los músculos se le denomina electromiografía. La contracción que se genera al cerrar la mano es por células que se activan neurológicamente y se produce la señal eléctrica por la excitación generada en estas. Para concluir con este apartado se describe una de las manos más avanzadas desarrollada por investigadores del Instituto de Robótica y Mecatrónica del Centro Aeroespacial alemán, mostrada en la figura 3, esta mano puede absorber altos impactos, tomando como ejemplo el ser golpeada con un bate de beisbol. Cuenta con 19 grados de libertad y es capaz de ejercer una fuerza de 30 Newtons. (artículos ortopédicos Puebla)

Las prótesis mioeléctricas son prótesis eléctricas controladas por medio de un poder externo mioeléctrico, estas prótesis son hoy en día el tipo de miembro artificial con más alto grado de rehabilitación. Sintetizan el mejor aspecto estético, tienen gran fuerza y velocidad de prensión, así como muchas posibilidades de combinación y ampliación.

El control mioeléctrico es probablemente el esquema de control más popular. Se basa en el concepto de que siempre que un músculo en el cuerpo se contrae o se flexiona, se produce una pequeña señal eléctrica (EMG) que es creada por la interacción química en el cuerpo. Esta señal es muy pequeña (5 a 20 µV) Un micro-voltio es una millonésima parte de un voltio. Para poner esto en perspectiva, una bombilla eléctrica típica usa 110 a 120 voltios, de forma que esta señal es un millón de veces más pequeña que la electricidad requerida para alimentar una bombilla eléctrica. (prótesis de pierna)

El uso de sensores llamados electrodos que entran en contacto con la superficie de la piel permite registrar la señal EMG. Una vez registrada, esta señal se amplifica y es procesada después por un controlador que conmuta los motores encendiéndolos y apagándolos en la mano, la muñeca o el codo para producir movimiento y funcionalidad.

Éste tipo de prótesis tiene la ventaja de que sólo requieren que el usuario flexione sus músculos para operarla, a diferencia de las prótesis accionadas por el cuerpo que requieren el movimiento general del cuerpo. Una prótesis controlada en forma mioeléctrica también elimina el arnés de suspensión usando una de las dos siguientes técnicas de suspensión: bloqueo de tejidos blandos-esqueleto o succión1. Tienen como desventaja que usan un sistema de batería que requiere mantenimiento para su recarga, descarga, desecharla y reemplazarla eventualmente. Debido al peso del sistema de batería y de los motores eléctricos, las prótesis accionadas por electricidad tienden a ser más pesadas que otras opciones protésicas. Una prótesis accionada por electricidad proporciona un mayor nivel de tecnología, pero a un mayor costo. (prótesis de miembro inferior)

(UNAM)

Ventajas 

Las prótesis realizadas hasta estos tiempos con la mayor tecnología podemos notar que cada vez se acerca más a la práctica ideal como la de un miembro real. 

La utilización de sensores musculares podemos tener como el acoplamiento es básico es una cirugía base no es complicada como se indicó.

  Una mejora estética y la recuperación de un miembro perdido.

 Desventajas

En el caso dado no tenemos desventajas ya que al momento hay programas de entrenamiento que preparan al paciente antes de tener la prótesis de tal manera que el paciente al ser implantado su prótesis no tenga problema y pueda controlar todos los beneficios de la misma sin tener ningún problema.

Hay que recordar que, al diseñar una prótesis exitosa, se tienen varias especificaciones a cumplir, al necesitar potencias tan altas, y no tener la posibilidad de conseguir una fuente portátil que nos proporcione la potencia requerida y que además sea de bajo peso, tamaño y costo, nos encontramos ante el principal problema del uso de las aleaciones con memoria de forma, para esta aplicación en particular. 

Los alambres musculares necesitan ser más estudiados y desarrollados para mejorar su funcionamiento en general, y de esta manera poder ser utilizados exitosamente en una prótesis de miembro superior. No se pueden despreciar las grandes ventajas que en general los materiales con memoria de forma poseen, por tal motivo es necesario experimentar no solo con los alambres musculares de nitinol, si no con los otros tipos de materiales de memoria de forma existentes. En un futuro, con el adecuado control y corriente requerida, estos materiales podrían ser los más utilizados en las prótesis, resolviendo así el problema actual de los actuadores y como consecuencia mejorar la funcionalidad y estética de las prótesis de miembro superior. (Dorado, 2004)

Nuestra clínica de evaluación del pie en Puebla cuenta con tecnología de punta para la evaluación y realización de plantillas ortopédicas a medida, te atendemos con gusto.

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Referencias

Dorado, J. (2004). Robótica y prótesis inteligentes. Revista digital Universitaria , Volumen 6 , Número 1. Obtenido de http://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/art01_enero.pdf

Hurtado, P. (2018). Diseño y construcción de un prototipo de prótesis. Obtenido de file:///C:/Users/Footlab/Downloads/Dialnet-DisenoYConstruccionDeUnPrototipoDeProtesisMioelect-6638697.pdf

UNAM. (s.f.). Protesis mioeléctricas. Revista UNAM, 1/1. Obtenido de http://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/art01-2d.htm